| @@ -52,6 +52,8 @@ Komplexkategorie mit Komplexhomomorphismen bis auf Homotopie als Abbildungen. | |||
| \begin{satz} | |||
| Sei $\com{X} \in \K$ mit $X^{i} = 0$ $\forall i \neq 0$. Dann ist $\com{X} $ K-injektiv (bzw. K-projektiv) genau | |||
| dann wenn $A^{0}$ injektiv (bzw. projektiv) in $\mathcal{A}$ ist. | |||
| \label{satz:single-degree-compl-k-proj} | |||
| \end{satz} | |||
| \begin{proof} | |||
| @@ -115,6 +117,7 @@ Da $X^0$ projektiv, existiert $k^{0}\colon A^{0} \to S^{-1}$, s.d. $f^{0} = d^{- | |||
| \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{P} , \com{S} ) \to \text{Mor}_{\mathcal{D}}(\com{P} , \com{S} ) | |||
| \] ein Isomorphismus. | |||
| \end{enumerate} | |||
| \label{satz:mork=mord-fuer-kproj} | |||
| \end{satz} | |||
| \begin{proof} | |||
| @@ -164,22 +167,373 @@ Da $X^0$ projektiv, existiert $k^{0}\colon A^{0} \to S^{-1}$, s.d. $f^{0} = d^{- | |||
| \end{proof} | |||
| \begin{satz} | |||
| Sei $\com{X} \in \mathcal{K}$. Dann sind äquivalent | |||
| Sei $\com{P} \in \mathcal{K}$. Dann sind äquivalent | |||
| \begin{enumerate}[(i)] | |||
| \item $\com{X} $ K-projektiv. | |||
| \item $\com{P} $ K-projektiv. | |||
| \item Für alle Diagramme in $\mathcal{K}$ | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| & \com{M} \arrow{d}{s} \\ | |||
| \com{X} \arrow{r}{f} & \com{N}\\ | |||
| \com{P} \arrow{r}{f} & \com{N}\\ | |||
| \end{tikzcd} | |||
| \] mit $s$ Quasiisomorphismus, existiert genau ein $g\colon \com{X} \to \com{M} $, s.d. | |||
| \] mit $s$ Quasiisomorphismus, existiert genau ein $g\colon \com{P} \to \com{M} $, s.d. | |||
| $sg= f$ in $\mathcal{K}$. | |||
| \item Für alle Quasiisomorphismen $u\colon \com{S} \to \com{X} $ in $\mathcal{K}$ existiert ein | |||
| $v\colon \com{A} \to \com{S} $, s.d. $uv = \text{id}_{\com{X} }$ in $\mathcal{K}$. | |||
| \item Für alle Quasiisomorphismen $u\colon \com{S} \to \com{P} $ in $\mathcal{K}$ existiert ein | |||
| $v\colon \com{P} \to \com{S} $, s.d. $uv = \text{id}_{\com{P} }$ in $\mathcal{K}$. | |||
| \end{enumerate} | |||
| \end{satz} | |||
| \begin{proof} | |||
| (i)$\implies$(ii): Betrachte das gegebene Diagramm in $\mathcal{D}$: | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| & \com{X} \arrow{d}{\text{id}^{-1}s} \\ | |||
| \com{P} \arrow[dashed]{ur}{g} \arrow{r}{\text{id}^{-1}f} & \com{Y} | |||
| \end{tikzcd} | |||
| .\] Da $s$ Quasiisomorphismus, ist $s$ Isomorphismus in $\mathcal{D}$, also existiert ein | |||
| $g\colon \com{P} \to \com{X} $ in $\mathcal{D}$, sodass das Diagramm kommutiert. \ref{satz:mork=mord-fuer-kproj} | |||
| (iii) liefert das gewünschte Diagramm in $\mathcal{K}$. | |||
| (ii)$\implies$(iii): Betrachte | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| & \com{S} \arrow{d}{s} \\ | |||
| \com{P} \arrow{r}{\text{id}} & \com{P} | |||
| \end{tikzcd} | |||
| .\] Da $s$ Quasiisomorphismus existiert mit (ii) ein $f\colon \com{P} \to \com{S}$, s.d. $sf = \text{id}_{\com{P} }$. | |||
| (iii)$\implies$(ii): Erneut mit \ref{satz:mork=mord-fuer-kprof} genügt es zu zeigen, dass für | |||
| $\com{S} \in \mathcal{K}$ | |||
| $\text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{P} , \com{S} ) \to \text{Mor}_{\mathcal{D}}(\com{P} , \com{S} ) $ bijektiv ist. | |||
| Injektivität: Sei $f\colon \com{P} \to \com{S} $ mit $\text{id}^{-1}f = 0$ in $\mathcal{D}$. Dann | |||
| existiert nach \ref{derived-cat-morphism-null} ein $t\colon \com{T} \to \com{P} $ Quasiisomorphismus mit $ft = 0$. | |||
| Also existiert mit (iii) ein $s\colon \com{P} \to \com{T} $, s.d. $ts = \text{id}_{\com{P} }$, also | |||
| \[ | |||
| f = f \text{id}_{\com{P} } = \underbrace{ft}_{=0}s = 0 | |||
| .\] | |||
| Surjektivität: Sei $a \colon \com{P} \to \com{S} $ in $\mathcal{D}$. Dann ist $a$ gegeben durch ein Diagramm | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| & \com{Q} \arrow{dr}{f} \arrow{dl}{s} & \\ | |||
| \com{P} & & \com{S} | |||
| \end{tikzcd} | |||
| \] in $\mathcal{K}$ mit $s$ Quasiisomorphismus. Nach (iii) existiert ein $t\colon \com{P} \to \com{Q}$ mit | |||
| $st = \text{id}_{\com{P} }$. Dann ist | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| & \com{Q} \arrow{dl}{s} \arrow{dr}{f} & \\ | |||
| \com{P} & \com{P} \arrow{l}{\text{id}} \arrow{u}{t} \arrow{d}{\text{id}} & \com{S} \\ | |||
| & \com{P} \arrow{ul}{\text{id}} \arrow{ur}{ft} & \\ | |||
| \end{tikzcd} | |||
| \] ein kommutatives Diagramm in $\mathcal{K}$, also folgt $s^{-1}f = \text{id}^{-1}(ft)$ in $\mathcal{D}$. | |||
| \end{proof} | |||
| Durch Umdrehen aller Pfeile erhalten wir analog: | |||
| \begin{satz}[] | |||
| Für jeden Komplex $\com{I} \in \mathcal{K}$ sind äquivalent: | |||
| \begin{enumerate}[(i)] | |||
| \item $\com{I}$ K-injektiv | |||
| \item Für $\com{S} \in \mathcal{K}$ ist der natürliche Homomorphismus | |||
| \[ | |||
| \text{Mor}_{\mathcal{K}}(\com{S} , \com{I} ) \to \text{Mor}_{\mathcal{D}}(\com{S} , \com{I} ) | |||
| \] ein Isomorphismus. | |||
| \item Für jedes Diagramm in $\mathcal{K}$ | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| \com{Y} \arrow{r}{f} \arrow{d}{s} & \com{I} \\ | |||
| \com{X} | |||
| \end{tikzcd} | |||
| \] mit $s$ Quasiisomorphismus, existiert genau ein $g\colon \com{X} \to \com{I} $, s.d. das Diagramm | |||
| kommutiert. | |||
| \item Für jeden Quasiisomorphismus $u\colon \com{I} \to \com{S} $ in $\mathcal{K}$ existiert ein | |||
| $v\colon \com{S} \to \com{I} $, s.d. $vu = \text{id}_{\com{I} }$ in $\mathcal{K}$. | |||
| \end{enumerate} | |||
| \end{satz} | |||
| \subsection{Spezielle inverse und direkte Systeme} | |||
| Um für einen Komplex $\com{A} $ eine K-injektive bzw. K-projektive Auflösung zu erhalten, konstruieren wir bestimmte | |||
| inverse bzw. direkte Systeme deren Limites die gewünschten Auflösungen liefern. Dazu benötigen wir folgenden Begriff: | |||
| \begin{definition}[Spezielles inverses System] | |||
| Sei $\mathcal{J} \subset \mathcal{K}$ eine Klasse von Komplexen. | |||
| \begin{enumerate}[(a)] | |||
| \item Ein inverses System $(\com{I}_n)_{n \in \N}$ in $\mathcal{K}$ heißt | |||
| $\mathcal{J}$-spezielles inverses System, falls folgende Bedingungen erfüllt sind: | |||
| \begin{enumerate}[(i)] | |||
| \item Falls $n = 1$, dann ist $\com{I}_n = 0$. | |||
| \item Falls $n > 1$, dann sei $\com{C}_n$ der Kern der natürlichen Abbildung | |||
| $\com{I} _n \to \com{I}_{n-1}$. Dann ist $\com{C}_n \in \mathcal{J}$ und | |||
| die kurze exakte Folge | |||
| \[ | |||
| 0 \to \com{C}_n \to \com{I}_n \to \com{I} _{n-1} \to 0 | |||
| \] zerfällt stufenweise. | |||
| \end{enumerate} | |||
| \item Die Klasse $\mathcal{J}$ heißt abgeschlossen unter speziellen inversen Limites, falls jedes | |||
| $\mathcal{J}$-spezielle inverse System in $\mathcal{K}$ einen Limes in $\mathcal{J}$ besitzt und jeder | |||
| Komplex in $\mathcal{K}$, der isomorph ist zu einem Komplex in $\mathcal{J}$, bereits in $\mathcal{J}$ ist. | |||
| \end{enumerate} | |||
| \end{definition} | |||
| Im Folgenden möchten wir zeigen, dass die Klasse der K-projektiven Komplexe | |||
| abgeschlossen unter speziellen inversen Limites ist. Dazu benötigen wir die folgenden Lemmata: | |||
| % TODO: beispiel funktioniert nicht mit N als indexmenge, wird nicht benoetigt | |||
| %\item Sei $\mathcal{J}$ eine Klasse von Komplexen abgeschlossen unter speziellen inversen Limites mit | |||
| % $\com{A} \in \mathcal{J} \iff \com{A}[1] \in \mathcal{J}$. Dann ist für $\com{A}, \com{B} \in \mathcal{J}$ | |||
| % und $u \colon \com{A} \to \com{B} $, auch $\com{C}_u$ in $\mathcal{J}$. Denn | |||
| % \[ | |||
| % \com{C}_u \to \com{A}[1] \to 0 | |||
| % \] ist ein $\mathcal{J}$-spezielles inverses System mit Limes $\com{C}_u$. | |||
| \begin{lemma} | |||
| Sei $\mathcal{J}_0$ eine Klasse von Objekten von $\mathcal{A}$. Sei weiter $\mathcal{J}$ eine | |||
| unter speziellen inversen Limites abgeschlossene Klasse | |||
| von Objekten in $\mathcal{K}$, so dass jeder Komplex $\com{A} \in \mathcal{K}$ mit nur einem nicht-null | |||
| Term und mit $A^{i} \in \mathcal{J}_0$ für $i \in \Z$, in $\mathcal{J}$ enthalten ist. Dann | |||
| ist jeder nach unten beschränkte Komplex $\com{A} \in \mathcal{K}$ mit $A^{i} \in \mathcal{J}_0$ | |||
| für $i \in \Z$ in $\mathcal{J}$ enthalten. | |||
| \label{lemma:bounded-compl-in-complete-class} | |||
| \end{lemma} | |||
| \begin{proof} | |||
| Sei $\com{A} \in \mathcal{K}^{+}$ mit $A^{i} \in \mathcal{J}_0$ für alle $i \in \Z$. Ohne Einschränkung | |||
| sei $A^{i} = 0$ für alle $i < 0$. Dann sind die Spalten des nachstehenden Diagramms ein | |||
| $\mathcal{J}$-spezielles inverses System $(\com{S}_n)_{n \ge 0}$ mit | |||
| Übergangsabbildungen $p_n$, | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| \cdots \arrow{r} & 0 \arrow{r} \arrow{d} & 0 \arrow{r} \arrow{d} & 0 \arrow{r} \arrow{d} & 0 \arrow{d}\\ | |||
| \cdots\arrow{r} & A^{0} \arrow{d} \arrow{r} & A^{0} \arrow{d} \arrow{r} & A^{0} \arrow{d} \arrow{r} & 0 \arrow{d}\\ | |||
| \cdots\arrow{r} & A^{1} \arrow{d} \arrow{r} & A^{1} \arrow{d} \arrow{r} & 0 \arrow{d} \arrow{r} & 0 \arrow{d}\\ | |||
| \cdots\arrow{r} & A^{2} \arrow{d} \arrow{r} & 0 \arrow{d} \arrow{r} & 0 \arrow{d} \arrow{r} & 0 \arrow{d} \\ | |||
| & \vdots & \vdots & \vdots & \vdots \\ | |||
| \end{tikzcd} | |||
| \] denn für $n > 0$ ist $\com{\text{ker } p}_n$ = $[\cdots \to 0 \to \underbrace{A^{n-1}}_{\in \mathcal{J}_0} \to 0 \to \cdots ]$. Nach | |||
| Voraussetzung ist also $\text{ker } p_n$ in $\mathcal{J}$ und die kurze exakte Folge | |||
| $0 \to \com{\text{ker } p}_n \to \com{S}_n \to \com{S}_{n-1} \to 0$ zerfällt gradweise. Also folgt | |||
| $\com{A} = \lim \com{S}_n \in \mathcal{J}$. | |||
| \end{proof} | |||
| \begin{lemma} | |||
| Die Klasse der exakten Komplexe in $\mathcal{K}(\mathcal{A}b)$ ist abgeschlossen unter speziellen inversen Limites. | |||
| \label{lemma:exact-comp-complete-inv} | |||
| \end{lemma} | |||
| \begin{proof} | |||
| Sei $(\com{S}_n)_{n \in \N}$ ein spezielles inverses System in $\mathcal{K}(\mathcal{A}b)$. Für $i \in \Z$ | |||
| erfüllt $(S_n^{i})_{n \in \N}$ die Bedingung P aus \ref{0.11}. Sei also $i \in \Z$ beliebig. Dann erfüllt | |||
| \[ | |||
| (S_n^{i-1})_{n \in \N} \to (S_n^{i})_{n \in \N} \to (S_n^{i+1})_{n \in \N} \to (S_n^{i+2})_{n \in \N} | |||
| \] die Bedingungen von \ref{0.11}, da nach Voraussetzung für alle $n > 1$ $\text{ker}(\com{S}_n \to \com{S}_{n-1})$ | |||
| exakt ist. Also ist | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| \lim S_n^{i-1} \arrow{r} \arrow{d}{=} & \lim S_n^{i} \arrow{d}{=} \arrow{r} & \lim S_n^{i+1} \arrow{d}{=}\\ | |||
| (\lim S_n)^{i-1} \arrow{r} & (\lim S_n)^{i} \arrow{r} & (\lim S_n)^{i+1} | |||
| \end{tikzcd} | |||
| \] exakt. Da $i \in \Z$ beliebig, folgt $\lim S_n$ exakt. | |||
| \end{proof} | |||
| \begin{satz} | |||
| Sei $\mathcal{B}$ eine weitere abelsche Kategorie und $\mathcal{J} \subset \mathcal{K}(B)$ abgeschlossen | |||
| unter speziellen inversen Limites. Angenommen inverse Limites existieren in $\mathcal{A}$ und sei | |||
| $F\colon \mathcal{K}(A) \to \mathcal{K}(B)$ ein kovarianter Funktor, der mit inversen Limites vertauscht und | |||
| gradweise zerfallende kurze exakte Folgen erhält. | |||
| Dann ist $F^{-1}(\mathcal{J}) \subset \mathcal{K}(\mathcal{A})$ abgeschlossen unter speziellen inversen Limites. | |||
| \label{satz:complete-inv-system-functor} | |||
| \end{satz} | |||
| \begin{proof} | |||
| Sei $(\com{S}_n)_{n \in \N}$ ein $F^{-1}(\mathcal{J})$-spezielles inverses System. Dann ist | |||
| $(F(\com{S}_n))_{n \in \N}$ ein $\mathcal{J}$-spezielles System, denn | |||
| \begin{enumerate}[(i)] | |||
| \item $F(S_1) = F(1) = 0$, da $F$ mit inversen Limites vertauscht und die Null der Limes des leeren Diagramms | |||
| ist. | |||
| \item Für $n > 1$ ist nach Voraussetzung | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| 0 \arrow{r} & \text{ker } p_n \arrow{r} & \com{S}_n \arrow{r}{p_n} & \com{S}_{n-1} \arrow{r} & 0 | |||
| \end{tikzcd} | |||
| \] | |||
| exakt, zerfällt gradweise und $\text{ker } p_n$ ist in $F^{-1}(\mathcal{J})$. Nach Voraussetzung ist damit | |||
| \[ | |||
| \begin{tikzcd} | |||
| 0 \arrow{r} & F(\text{ker } p_n) \arrow{r} & F(\com{S}_n) \arrow{r}{F(p_n)} & F(\com{S}_{n-1}) \arrow{r} & 0 | |||
| \end{tikzcd} | |||
| \] exakt und zerfällt gradweise. Aus der Exaktheit folgt damit auch | |||
| $\text{ker } F(p_n) = F(\text{ker } p_n)$, also $\text{ker } F(p_n) \in \mathcal{J}$. | |||
| \end{enumerate} | |||
| Also $F(\lim \com{S}_n) = \lim F(\com{S}_n) \in \mathcal{J}$ und damit $\lim \com{S}_n \in F^{-1}(\mathcal{J})$. | |||
| \end{proof} | |||
| \begin{korollar}[] | |||
| Sei $\mathcal{I}$ eine Klasse von Komplexen und angenommen in $\mathcal{A}$ existieren inverse Limites. | |||
| Dann ist die Klasse aller Komplexe $\com{A} \in \mathcal{K}$, sodass | |||
| $\com{\text{Hom}}(\com{T}, \com{A})$ exakt ist für alle $\com{T} \in \mathcal{I}$, abgeschlossen unter speziellen | |||
| inversen Limites. Insbesondere ist die Klasse der K-injektiven Komplexe abgeschlossen unter speziellen inversen | |||
| Limites. | |||
| \end{korollar} | |||
| \begin{proof} | |||
| Sei $\mathcal{J}$ die Klasse der exakten Komplexe und für $\com{T} \in \mathcal{I}$ sei | |||
| $\mathcal{E}_{\com{T}}$ die Klasse der Komplexe $\com{A} $, sodass | |||
| $\com{\text{Hom}}(\com{T}, \com{A})$ exakt ist. Dann | |||
| ist $\mathcal{E}_{\com{T}} = \com{\text{Hom}}(\com{T}, -)^{-1}(\mathcal{J})$. $\com{\text{Hom}}(\com{T}, -)$ erfüllt | |||
| die Voraussetzungen von \ref{satz:complete-inv-system-functor}, denn: | |||
| \begin{enumerate}[(i)] | |||
| \item Nach \ref{lemma:exact-comp-complete-inv} ist | |||
| $\mathcal{J}$ abgeschlossen unter speziellen inversen Limites. | |||
| \item Wegen \ref{satz:adjunction-hom-tor-comp} ist $\com{\text{Hom}} (\com{T}, -)$ rechtsadjungiert und | |||
| vertauscht daher mit Limites. Außerdem ist $\com{\text{Hom}}(\com{T}, -)$ gradweise additiv, erhält also | |||
| gradweise zerfallende Folgen. | |||
| \end{enumerate} | |||
| Also ist $\mathcal{E}_{\com{T}}$ und damit $\bigcap_{\com{T} \in \mathcal{I}} \mathcal{E}_{\com{T} }$ | |||
| abgeschlossen unter speziellen inversen Limites. | |||
| Das Insbesondere folgt wenn $\mathcal{I} = \mathcal{J}$ gesetzt wird. | |||
| \end{proof} | |||
| Wenn wir alle Pfeile umdrehen erhalten wir die folgende Definition und Ergebnisse: | |||
| \begin{definition}[Spezielles direktes System] | |||
| Sei $\mathcal{P} \subset \mathcal{K}$ eine Klasse von Komplexen. | |||
| \begin{enumerate}[(a)] | |||
| \item Ein direktes System $(\com{P}_n)_{n \in \N}$ in $\mathcal{K}$ heißt $\mathcal{P}$-spezielles | |||
| direktes System, falls folgende Bedingungen erfüllt sind: | |||
| \begin{enumerate}[(i)] | |||
| \item Falls $n = 1$, dann ist $\com{P}_n = 0$. | |||
| \item Falls $n > 1$, dann sei $\com{C}_n$ der Kokern der natürlichen Abbildung | |||
| $\com{P}_{n-1} \to \com{P}_{n}$. Dann ist $\com{C}_n \in \mathcal{P}$ und | |||
| die kurze exakte Folge | |||
| \[ | |||
| 0 \to \com{P}_{n-1} \to \com{P}_{n} \to \com{C}_n \to 0 | |||
| \] zerfällt stufenweise. | |||
| \end{enumerate} | |||
| \item Die Klasse $\mathcal{P}$ heißt abgeschlossen unter speziellen direkten Colimites, falls jedes | |||
| $\mathcal{P}$-spezielle direkte System in $\mathcal{K}$ einen Colimes in $\mathcal{P}$ besitzt und jeder | |||
| Komplex in $\mathcal{K}$, der isomorph ist zu einem Komplex in $\mathcal{P}$, bereits in $\mathcal{P}$ ist. | |||
| \end{enumerate} | |||
| \end{definition} | |||
| Durch Umdrehen aller Pfeile, erhalten wir auch eine duale Version von \ref{lemma:bounded-compl-in-complete-class}. | |||
| Ebenfalls analog gilt: | |||
| % brauche ich nicht | |||
| %\begin{lemma} | |||
| % Die Klasse der exakten Komplexe in $\mathcal{K}(\mathcal{A}b)$ ist abgeschlossen unter speziellen direkten Colimites. | |||
| % | |||
| % \label{lemma:exact-comp-complete-inv} | |||
| %\end{lemma} | |||
| % | |||
| %\begin{proof} | |||
| % | |||
| %\end{proof} | |||
| \begin{satz} | |||
| Sei $\mathcal{B}$ eine weitere abelsche Kategorie und $\mathcal{J} \subset \mathcal{K}(B)$ abgeschlossen | |||
| unter speziellen inversen Colimites. Angenommen direkte Colimites existieren in $\mathcal{A}$ und sei | |||
| $F\colon \mathcal{K}(A) \to \mathcal{K}(B)$ ein kontravarianter Funktor, der direkte Colimites in | |||
| inverse Limites überführt und gradweise zerfallende kurze exakte Folgen erhält. | |||
| Dann ist $F^{-1}(\mathcal{J}) \subset \mathcal{K}(\mathcal{A})$ abgeschlossen unter speziellen direkten Colimites. | |||
| \label{satz:complete-inv-system-functor} | |||
| \end{satz} | |||
| \begin{korollar}[] | |||
| Sei $\mathcal{I}$ eine Klasse von Komplexen und angenommen in $\mathcal{A}$ existieren direkte Colimites. | |||
| Dann ist die Klasse aller Komplexe $\com{A} \in \mathcal{K}$, sodass | |||
| $\com{\text{Hom}}(\com{A}, \com{T})$ exakt ist für alle $\com{T} \in \mathcal{I}$, abgeschlossen unter speziellen | |||
| direkten Colimites. Insbesondere ist die Klasse der K-projektiven Komplexe abgeschlossen unter speziellen direkten | |||
| Colimites. | |||
| \label{kor:k-proj-closed} | |||
| \end{korollar} | |||
| \begin{definition}[] | |||
| Angenommen inverse (bzw. direkte) Limites existieren in $\mathcal{K}$ und sei $\mathcal{G}$ eine Klasse von | |||
| Komplexen in $\mathcal{K}$. Dann nennen wir $\underset{\leftarrow}{\mathcal{G}}$ | |||
| (bzw. $\underset{\rightarrow}{\mathcal{G}})$ die kleinste Klasse von Komplexen in $\mathcal{K}$, die abgeschlossen | |||
| unter speziellen inversen (bzw. direkten) Limites ist und $\mathcal{G}$ enthält. | |||
| \end{definition} | |||
| \subsection{Existenz von K-projektiven und K-injektiven Auflösungen} | |||
| Sei $\mathcal{P}$ eine Klasse von Komplexen in $\mathcal{K}$. Die folgenden Bedingungen an $\mathcal{P}$ sind | |||
| äquivalent: | |||
| \begin{enumerate}[(1)] | |||
| \item Jeder nach oben beschränkte Komplex $\com{A} \in \mathcal{K}$ hat eine Auflösung $\com{P} \to \com{A} $ | |||
| nach links mit $\com{P} \in \mathcal{P}$. | |||
| \item Für alle $\com{A} \in \mathcal{K} $ und $n \in \Z$, existiert ein $\com{P} \in \mathcal{P}$ mit | |||
| $H^{i}(\com{P}) = 0$ für $i > n$ und ein Komplexhomomorphismus $f\colon \com{P} \to \com{A} $, der | |||
| einen Isomorphismus $H^{i}(\com{P}) \to H^{i}(\com{A})$ induziert für $i \le n$. | |||
| \end{enumerate} | |||
| \begin{proof} | |||
| (1) $\implies$ (2): Sei $\com{A} \in \mathcal{K}$ und $n \in \Z$. Dann ist $\tau_{\le n} \com{A}$ nach oben | |||
| beschränkt, also existiert ein $\com{P} \in \mathcal{P}$ und ein Quasiisomorphismus $s\colon \com{P} \to \tau_{\le n}\com{A}$. Durch Komposition mit dem natürlichen Komplexhomomorphismus $\tau_{\le n}\com{A} \to \com{A}$ erhalten wir | |||
| ein $f\colon \com{P} \to \com{A} $. | |||
| Für $i > n$ ist nun $H^{i}(\com{P}) = H^{i}(\tau_{\le n}\com{A}) = 0 $. Für $i \le n$ ist | |||
| $H^{i}(\tau_{\le n}\com{A}) = H^{i}(\com{A})$, also induziert $f$ den gewünschten Isomorphismus. | |||
| (2) $\implies$ (1): Sei $\com{A} \in \mathcal{K}^{-}$. Ohne Einschränkung ist $A^{i} = 0$ für alle $i > 0$. Dann | |||
| existiert für $n = 0$ ein $f\colon \com{P} \to \com{A} $ mit $\com{P} \in \mathcal{P}$ und $f$ induziert | |||
| $H^{i}(\com{P}) \xrightarrow[\sim]{0 = H^{i}(f)} 0 = H^{i}(\com{A})$ für $i > 0$ und | |||
| $H^{i}(\com{P})\xrightarrow[\sim]{H^{i}(f)} H^{i}(\com{A})$ für $i \le 0$. Also ist $f$ ein Quasiisomorphismus. | |||
| \end{proof} | |||
| Im Folgenden nehmen wir an, dass $\mathcal{P}$ die Eigenschaft (1) erfüllt. | |||
| \begin{bsp}[] | |||
| Falls $\mathcal{A}$ genügend Projektive hat, können wir $\mathcal{P}$ als die Klasse der nach oben beschränkten | |||
| Komplexe | |||
| $\com{P} \in \mathcal{K}$ mit $P^{i}$ projektiv für alle $i \in \Z$ wählen. | |||
| Ein solches $\com{P}$ ist K-projektiv, denn: Für alle eingradigen Komplexe $\com{Q}$ mit | |||
| $Q^{i}$ projektiv für alle $i \in \Z$ ist $\com{Q} $ nach \ref{satz:single-degree-compl-k-proj} K-projektiv. Da | |||
| nach \ref{kor:k-proj-closed} die Klasse der K-projektiven | |||
| abgeschlossen unter speziellen direkten Colimites ist, folgt mit dem Dual von | |||
| \ref{lemma:bounded-compl-in-complete-class}, dass $\com{P} $ K-projektiv ist. | |||
| Erneut nach \ref{kor:k-proj-closed} sind die Komplexe in $\underset{\rightarrow}{\mathcal{P}}$ damit ebenfalls | |||
| $K$-projektiv. | |||
| \end{bsp} | |||
| Unser Ziel ist nun für einen gegebenen Komplex $\com{A}$ eine Auflösung nach Links durch einen Komplex | |||
| aus $\mathcal{P}$ zu konstruieren. Dazu schneiden wir den Komplex nach oben ab und lösen schrittweise auf. Das | |||
| folgende Lemma führt diese Konstruktion aus. | |||
| \begin{lemma} | |||
| Sei $\com{A} \in \mathcal{K}$. Dann existiert ein $\mathcal{P}$-spezielles direktes System $(\com{P}_n)_{n\ge -1}$ und | |||
| ein direktes System von Kettenhomomorphismen $f_n \colon \com{P}_n \to \tau_{\le n}\com{A}$, sodass | |||
| $f_n$ ein Quasiisomorphismus ist für alle $n \ge 0$. | |||
| \end{lemma} | |||
| \begin{proof} | |||
| Wir gehen induktiv vor. Setze $\com{P}_{-1} = 0$ und $f_{-1} = 0$. Nach (1) existiert ein Quasiisomorphismus | |||
| $f_0 \colon \com{P}_0 \to \tau_{\le 0}\com{A} $ mit $\com{P}_0 \in \mathcal{P}$. | |||
| Sei nun $n \ge 1$ und seien $\com{P}_{-1}, \ldots, \com{P}_{n-1}$ und $f_{-1}, \ldots, f_{n-1}$ konstruiert. Dann | |||
| setze $\com{P} = \com{P}_{n-1}$, $\com{B} = \tau_{\le n} \com{A} $. Es sei | |||
| $a_{n-1}\colon \tau_{\le n-1}\com{A} \to \tau_{\le n} \com{A} $ der natürliche Komplexhomomorphismus | |||
| und $f = a_{n-1}f_{n-1}$. | |||
| Da $\com{B} = \tau_{\le n}\com{A} $ nach oben beschränkt ist und $C_f^{i} = P^{i+1} \oplus B^{i}$. | |||
| Mit (1) existiert ein Quasiisomorphismus $g\colon \com{Q} \to \com{C}_f[-1] $ mit $\com{Q}[1] \in \mathcal{P}$. | |||
| \end{proof} | |||
| \newpage | |||
| \section{Adjunktion von abgeleitetem Hom und Tensorprodukt} | |||